多光譜圖像的融合與配準(zhǔn).pdf

1、隨著多光譜成像技術(shù)和多傳感器探測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，這些技術(shù)在空間遙感探測(cè)、反恐怖活動(dòng)、軍事目標(biāo)跟蹤與識(shí)別、夜間飛行導(dǎo)航等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的處理、分析和壓縮傳輸給人們帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。多光譜圖像融合就是在這種背景下產(chǎn)生的一種新的圖像處理分析方法，它可以將從多光譜探測(cè)器獲得的同一場(chǎng)景的多譜圖像的信息特征組合到一起，利用它們?cè)跁r(shí)空上的相關(guān)性及信息上的互補(bǔ)性，得到對(duì)景物更全面、清晰的描述；也能在一定程度上減少

2、數(shù)據(jù)量。本文研究了多光譜圖像融合方法和融合評(píng)價(jià)方法： ●將HVS(HumanVisionSystem)理論用于多光譜圖像融合，分別提出了空域上的HVS融合方法和小波域上的HVS融合方法。HVS方法充分考慮了人類視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)，能有效提供融合圖像的對(duì)比度，能突出圖像中人眼感興趣的區(qū)域和目標(biāo)，有利于人眼對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別。大量的實(shí)驗(yàn)表明，同已有的一些融合算法比較，無(wú)論是視覺(jué)上，還是從量化指標(biāo)上，HVS融合方法都具有一定的優(yōu)勢(shì)。

3、 ●全面考察了四種常用的圖像融合評(píng)價(jià)方法。基于這些評(píng)價(jià)方法，我們做了大量的實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)各種融合方法進(jìn)行量化分析，并通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證評(píng)價(jià)準(zhǔn)則的合理性。實(shí)驗(yàn)表明，這些評(píng)價(jià)準(zhǔn)則在某些情況下不能反映圖像融合的質(zhì)量。 ●針對(duì)相關(guān)系數(shù)融合評(píng)價(jià)準(zhǔn)則給出了該準(zhǔn)則下的線性最優(yōu)融合方法和最優(yōu)融合方法。我們證明了該準(zhǔn)則下，最優(yōu)融合方法與線性最優(yōu)融合方法是等價(jià)的；這個(gè)結(jié)論的意義在于可大幅度地減小最優(yōu)融合方法計(jì)算在空間和時(shí)間上的復(fù)雜度。并且我們還對(duì)最優(yōu)融合

4、方法做了一些擴(kuò)展，使之能適用于各種不同融合情況。 在進(jìn)行圖像融合時(shí)，有個(gè)前提，就是要求圖像之間已經(jīng)得到配準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)是一個(gè)有著非常廣泛應(yīng)用的、歷史悠久的經(jīng)典問(wèn)題。它的應(yīng)用領(lǐng)域包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)與跟蹤、基于圖像的三維重建，遙感圖像處理中的圖像融合、特征識(shí)別和醫(yī)學(xué)圖像處理中的病灶檢測(cè)與定位等等。本文針對(duì)多光譜圖像融合的應(yīng)用背景，對(duì)多光譜圖像的配準(zhǔn)也展開了研究。 圖像配準(zhǔn)過(guò)程通常分為幾個(gè)步驟：特征提取、特征匹配以獲得變

5、換、應(yīng)用變換進(jìn)行配準(zhǔn)；前兩個(gè)步驟都有許多種選擇，這些選擇的不同組合構(gòu)成了五花八門的圖像配準(zhǔn)算法。本文也是對(duì)前兩個(gè)步驟進(jìn)行了研究，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)多光譜圖像配準(zhǔn)融合的原型系統(tǒng)。具體工作包括： ●提出了多特征的SUSAN角點(diǎn)提取算法。在SUSAN角點(diǎn)提取算法的基礎(chǔ)上，增加了USAN區(qū)域的屬性特征——扁平度。使用扁平度信息增強(qiáng)了算法對(duì)角點(diǎn)的判斷能力，使得角點(diǎn)提取更準(zhǔn)確。不僅如此，算法提供了更多的角點(diǎn)屬性信息還能被下一步帶約束的分支定界算法

6、所利用。 ●提出了帶約束的分支定界算法來(lái)匹配兩幅圖像中的特征控制點(diǎn)。該方法的主要思想通過(guò)引入點(diǎn)對(duì)約束，縮小算法的搜索空間，從而加速計(jì)算。算法充分利用圖像先驗(yàn)信息和其特征點(diǎn)的屬性信息，為加速配準(zhǔn)過(guò)程創(chuàng)造很好的條件。 ●構(gòu)建了多光譜圖像與視頻的快速配準(zhǔn)融合系統(tǒng)。整個(gè)配準(zhǔn)融合過(guò)程由基于多特征的SUSAN角點(diǎn)提取算法、帶約束的分支定界算法和PCA融合方法組成。在處理視頻配準(zhǔn)時(shí)，我們提供了三種加速配準(zhǔn)過(guò)程的手段，而且這三種手段可以